JP2000256876A - ガスデポジション装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超微粒子の吸い込み状態を任意に停止もしく
は開始することが出来、それにより、任意に超微粒子の
堆積膜の形成を任意に開始もしくは停止を行うことが出
来、さらに、超微粒子排出室に貯蔵した超微粒子を再利
用することにより超微粒子材料の使用効率を向上するこ
とが出来るガスデポジション装置および方法を提供す
る。 【解決手段】 ガスデポジション装置に噴射機構を設
け、該噴射機構より気体を噴射し該超微粒子に該搬送管
の吸込み力より大きな力を作用させる。また、該噴射機
構に加えて、前記噴射機構により外力を作用された前記
超微粒子を排出する排出機構を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、基板上に超微粒子
の厚膜あるいは圧粉体を形成するガスデポジション装
置、およびそれを用いた超微粒子のガスデポジション方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】粒径が０．１μｍ以下の超微粒子は、一
度ガス中に浮遊すると、エアロゾル状となり、重力によ
る自由落下速度が極めて小さく、ガスの流れに乗って容
易に搬送される。これらの現象は超微粒子の材質が金属
や化合物のように密度が異なってもほとんど影響を受け
ない。この性質を利用し、超微粒子の膜を形成できるこ
とが報告されている（第９０回ニューセラミックス懇話
会研究会資料）。具体的には、超微粒子生成室で物質蒸
気を発生させ、搬送管を通してＨｅガスと共に膜形成室
へ送り、空中で凝集した超微粒子を膜形成室において搬
送管のノズルから基体の表面へ超高速で噴射させ、超微
粒子を基体の表面に密着させて超微粒子膜を形成するも
のである。

【０００３】膜形成方法として一般的な印刷ペーストを
焼成する厚膜法、あるいは真空蒸着やスパッタリング等
の薄膜法では、基体に成膜できる膜質が金属酸化物等に
限られているのに対して、このようなガスデポジション
法は、基体に成膜できる膜質に特に制限はなく、金属や
無機物、有機化合物などでも超微粒子膜を形成できると
いう特長を有する。

【０００４】図６は、従来例のガスデポジション装置を
示した図である。膜形成室１０２がバルブ１１５を介し
て接続される真空ポンプ１１４によって真空引きされて
いるため、超微粒子生成室１０１と膜形成室１０２との
間には差圧が生じている。蒸発源（るつぼ）１０３は電
源１１２に接続され、るつぼ１０３内には蒸発されるべ
き物質１０４が収容されている。超微粒子生成室１０１
において、バルブ１１３を介して導入される不活性ガス
の雰囲気中で、抵抗加熱法により生成されたエアロゾル
状の金属超微粒子は上述の差圧により膜形成室１０２内
に搬送され、ノズル１０８より高速噴射される。ガスデ
ポジション装置は、これによって基板１０７上に超微粒
子膜及び小塊状の圧粉体を形成する。また、バルブ１１
０を閉めることにより超微粒子の搬送を停止する。

【０００５】従来のガスデポジション装置では、超微粒
子の供給部から膜形成室への搬送開始或いは搬送停止
は、ガス導入管に接続したバルブ、または搬送管の途中
に配置したシャッターの開閉操作で行う。そのため、バ
ルブまたはシャッターを閉鎖すると搬送管内の圧力差が
なくなり、その結果、搬送途中の粒子は搬送管内に沈降
物として沈降する。その後、バルブまたはシャッターを
開いて搬送を再開すると、搬送管内の沈降物は凝集体と
なって搬送管或いは搬送管にシャッターが設けられてい
る場合はシャッター内に付着して、これらを閉塞した
り、或いはノズルより噴射されて基板上に堆積して不均
一な厚さの膜が形成されたり、基板上に不要な膜の形
成、或いは膜に裾引きが生じる等の問題がある。

【０００６】また、電磁バルブを閉めることにより、超
微粒子生成室とバルブの上流側の間には差圧がなくなる
ため、その間に存在する超微粒子は自然落下し、搬送管
の内壁に沈着する。この沈着した超微粒子は、再度バル
ブを開いた時には凝集体となって搬送され、付着力等の
膜質を低下させるという問題がある。さらに、バルブを
閉めることにより、膜形成室とバルブの下流側の間にも
差圧が徐々になくなるため、ノズルからの噴射エネルギ
ーが徐々に低下し、付着力や密度の低下を引き起こす問
題があった。

【０００７】これらの問題を解決する手段として特開平
５−２９９５５２５号で開示されている方法は、搬送管
の開口部及び蒸発源のいずれか一方を、他方に対し遠ざ
かる方向に相対的に所定距離又は所定距離以上へ迅速に
移動する。そして、搬送管より上方で、搬送管と同心円
で、これより大径の吹込管を配設し、吹込管と搬送管と
の間の環状空間を排気装置に接続し、余分な超微粒子を
排出し、ノズルからの超微粒子の噴射を停止させること
を特徴としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
は、発生した超微粒子が超微粒子生成室内で対流するこ
とにより搬送管の開口部に吸い込まれてしまい、粒子の
供給部から膜形成室へ搬送を完全に停止することはでき
ないといった問題がある。

【０００９】本発明は、上記の問題点である粒子の供給
部から膜形成室への搬送停止問題を解決するため、蒸発
源と対向する搬送管の開口部に超微粒子が吸い込まれな
いようにすることにより、ノズルからの超微粒子の噴射
を任意に停止もしくは開始させることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究した
結果、ガスデポジション装置に噴射機構を設け、該噴射
機構より気体を噴射し該超微粒子に該搬送管の吸込み力
より大きな力を作用させることによって上記課題が解決
されることを見出し本発明に至った。更に、該噴射機構
に加えて、前記噴射機構により外力を作用された前記超
微粒子を排出する排出機構を設けることによって、上記
課題がより完全に解決されることを見出した。

【００１１】すなわち、本発明は、蒸発源および搬送管
の開口部を対向する位置に設けた超微粒子生成室と、該
搬送管の他開口部に結合されたノズルおよびこれに対向
して配設される基板を固定するステージを設けた膜形成
室とから成り、該蒸発源より蒸発する超微粒子を該超微
粒子生成室内に導入されるガスと共に該搬送管中を搬送
し、該ノズルから噴射する該超微粒子を該基板上に堆積
させることにより膜形成するガスデポジション装置にお
いて、気体を噴射することで該超微粒子に該搬送管の吸
込み力より大きな力を作用させる噴射機構を少なくとも
一つ備えていることを特徴とする。

【００１２】また、本発明のガスデポジション装置は、
前記気体を噴射することにより前記超微粒子に外力を作
用された前記超微粒子を排出する排出機構を少なくとも
一つ備えたことを特徴とする。ここで、前記排出機構は
前記搬送管の吸込み力より大きな吸い込み力を有するこ
とが好ましい。

【００１３】また、本発明のガスデポジション装置は、
前記搬送管の前記開口部面積より大きな面積部分のた貫
通孔を有し、該貫通孔部を前記蒸発源るつぼから蒸発し
た蒸発物が通過する構造を有し、前記噴射機構と前記排
出機構を該貫通孔の内部に設けていてもよい。

【００１４】更に、本発明のガスデポジション装置は、
前記噴射機構は気体噴射口に任意に開閉が可能な蓋を備
えていることが好ましく、前記排出機構は超微粒子排出
口に任意に開閉が可能な蓋を備えていることが好まし
く、前記噴射機構の開口部は前記蒸発源と前記搬送管の
間の空間に向けられていることが好ましく、前記排出機
構の開口部は前記蒸発源と前記搬送管の間の空間に向け
られていることが好ましく、前記噴射管の前記開口部と
前記排出機構の前記開口部が対向して配置されているこ
とが好ましい。

【００１５】更に、本発明のガスデポジション装置は、
前記排出機構により排出された超微粒子を貯蔵する機構
を備えていることが出来る。

【００１６】本発明のガスデポジション方法は、上記の
ガスデポジション装置を用いることにより、超微粒子を
ノズルから噴射して基板上に堆積させて膜形成するもの
である。

【００１７】特に、前記排出機構は超微粒子排出口に任
意に開閉が可能な蓋を備えたガスデポジション装置を用
い、前記気体噴射口および前記超微粒子排出口の前記蓋
が閉じた状態で、前記噴射機構より噴射される前記気体
が前記排出機構に引き込まれるようにすることが好まし
い。

【００１８】また、前記排出機構により排出された超微
粒子を貯蔵する機構を備えたガスデポジション装置を用
い、前記排出機構により排出、貯蔵された超微粒子を再
利用することが出来る。

【００１９】さらに、本発明のガスデポジション方法
は、超微粒子の排除を開始した際に、前記搬送管内の超
微粒子が前記搬送管内から完全に噴射され、前記基板上
に堆積されるまでの時間を考慮することが好ましく、超
微粒子の排除を停止した際に、超微粒子が前記搬送管内
から噴射され、前記基板上への堆積が開始されるまでの
時間を考慮することが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に図を用いて本発明の実施の
形態を詳細に説明する。図１は、本発明の１実施形態を
示す噴射機構および排出機構の拡大図である。噴射機構
および排出機構は、不図示の超微粒子生成室内に配置さ
れる。超微粒子生成室内に、搬送管１の開口２が蒸発源
るつぼ３と対向し配置されている。搬送管１の図示しな
い他開口部は図示しない膜形成室に連結している。蒸発
源るつぼ３には、電源１０により電極１１が取り付けら
れている。蒸発源るつぼ３内には、超微粒子原材料４が
収容されている。噴射機構５と排出機構６の開口部は、
搬送管１と蒸発源るつぼ３との空間の方向に相対した位
置に設置されている。噴射機構６の開口部には、開閉可
能な蓋７が設置されており、任意に移動１２することで
きる。排出機構６の開口部には、開閉可能な蓋８が設置
されており、ジョイント９を支点として任意に移動１３
することができる。噴射機構５の図示しない他開口部は
図示しない噴射ガス供給室に連結している。排出機構６
の図示しない他開口部は図示しない排出室に連結してい
る。

【００２１】図２（ａ）、（ｂ）は、図１の実施形態の
噴射機構５および排出機構６により搬送管１へ吸い込ま
れる超微粒子を排除することにより搬送管１への超微粒
子吸い込みの停止および開始を任意に行う行程を示した
図である。

【００２２】図２（ａ）に示されるように、膜形成開始
において、噴射機構５の開口部に設置された蓋７は移動
１４し開口部は閉じた状態になっている。図示しない噴
射ガス供給室は所定圧力に加圧されている。排出機構６
の開口部に設置されている蓋８は移動１５し開口部は閉
じた状態になっている。図示しない排出室は所定圧力に
減圧されている。搬送管１の開口２が蒸発源るつぼ３と
対向した位置にあり、蒸発源るつぼ３は電源１０より電
極１１を開始て電力を加え抵抗加熱により加熱する。加
熱により蒸発源るつぼ３内に収容されている超微粒子原
材料４が蒸発し、超微粒子生成室内圧より膜形成室内圧
を低くすることにより生じる超微粒子流れ１６により蒸
発した超微粒子原材料４を搬送管１の開口２から膜形成
室へと搬送し、ノズルより高速噴射されて基板上面に超
微粒子膜を形成する。

【００２３】図２（ｂ）に示されるように、膜形成を停
止するには、噴射機構５の蓋７が移動１７し開口部が開
き、図示しない噴射ガス供給室内から噴射ガス１９が噴
射されるするとと同時に、排出機構６の蓋８が移動１８
し開口部が開き超微粒子生成室内圧より排出室内圧を低
くすることと噴射ガスにより生じる超微粒子流れ２０に
より、蒸発する超微粒子材料４を図示しない排出室へ排
出する。

【００２４】再度、膜形成を開始するには、噴射機構５
の開口部に設置された蓋７と排出機構６の開口部に設置
されている蓋８は同時に移動１４，１５することにより
各開口部が閉じた状態にすればよい。

【００２５】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施
形態を示す噴射機構および排出機構を備えた超微粒子排
除機構２１の拡大図である。超微粒子排除機構２１は、
不図示の超微粒子生成室内に配置されている。該超微粒
子排除機構２１は、搬送管１と蒸発源るつぼ３の間に、
搬送管１の内径中心線と、超微粒子排除機構２１の貫通
孔２２部中心線が一致する位置に設置されている。超微
粒子排除機構の貫通孔２２側面には噴射管２４が通ずる
開口部があり、その開口部には任意移動３２することで
開閉可能な蓋２９が設置されている。超微粒子排除機構
の貫通孔２２側面には排出管２３が通ずる開口部があ
り、その開口部には任意に移動３０することで開閉可能
な蓋２７が設置されている。また、超微粒子排除機構２
１内部には噴射管２４と排出管２３に通ずる流路２５が
あり、流路２５と噴射管２４をつなぐ開口部には任意に
移動３３することで開閉可能な蓋２８と流路２５と排出
管２３をつなぐ開口部には任意に移動３１することで開
閉可能な蓋２６が設置されている。噴射管２４の図示し
ない他開口部は図示しない噴射ガス供給室に連結してい
る。排出管２３の図示しない他開口部は図示しない排出
室に連結している。

【００２６】図４（ａ）、（ｂ）は、図３に示される超
微粒子排除機構２１による、搬送管１の開口２への超微
粒子吸い込みの停止および開始を任意に行う行程を示し
た図である。

【００２７】図４（ａ）に示されるように、膜形成の開
始において、噴射管２４が超微粒子排除機構２１の貫通
孔２２側面に通ずる開口部の蓋２９が移動３４し閉じら
れた状態にある。超微粒子排除機構２１の貫通孔２２側
面に通ずる開口部の蓋２７が移動３５し、排出管２３が
閉じられた状態にある。噴射管２４および排出管２３と
つながる流路２５のそれぞれの開口部は蓋２８および２
６が移動３６，３７し開いた状態にある。噴射管２４の
図示しない開口部がつながっている図示しない噴射ガス
供給室内圧は加圧し、超微粒子生成室内圧および膜形成
室内圧より高い状態にあり、排出管２３の図示しない開
口部がつながっている図示しない排出室内圧は減圧し、
超微粒子生成室内圧より低い状態になっている。これに
より、噴射管２４より噴射されるガス３９は流路２５を
通り、排出管２３を経て、図示しない排出室に排出され
る。搬送管１が蒸発源るつぼ３と対向した位置にあり、
図示しない電源９より図示しない電極１０を介して電力
を加え、その抵抗加熱により、蒸発源るつぼ３は加熱す
る。加熱により、蒸発源るつぼ３内に収容されている超
微粒子原材料４が蒸発する。超微粒子生成室の内圧より
膜形成室の内圧を低くすることにより生じる超微粒子流
れ３８により、蒸発した超微粒子原材料４を超微粒子搬
送管１の開口２から膜形成室へと搬送し、ノズルより高
速噴射されて基板上面に超微粒子膜を形成する。

【００２８】図４（ｂ）に示されるように、超微粒子排
除機構２１の貫通孔２２側面に通ずる開口部の蓋２９が
移動４０し、噴射管２４が開くと同時に、超微粒子排除
機構２１の貫通孔２２側面に通ずる開口部の蓋２７が移
動４１し、排出管２３が開く。かつ、蓋２８および２６
が移動４２，４３し、噴射管２４および排出管２３とつ
ながる流路２５のそれぞれの開口部は閉じる。噴射管２
４の図示しない開口部がつながっている図示しない噴射
ガス供給室内圧は加圧し、超微粒子生成室内圧および膜
形成室内圧より高い状態になっていることで生じる噴射
ガス４５と、排出管２３の図示しない開口部がつながっ
ている図示しない排出室内圧は減圧し超微粒子生成室内
圧より低い状態になっていることで生じる超微粒子なが
れ４４により、蒸発源るつぼ３より蒸発する超微粒子材
料４を排出管２３より排出室へ排出する。

【００２９】再度、膜形成を開始するには、超微粒子排
除機構２１の貫通孔２２側面に通ずる開口部の蓋２９が
移動３４し、噴射管２４が閉じると同時に、超微粒子排
除機構２１の貫通孔２２側面に通ずる開口部の蓋２７が
移動３５し、排出管２３が閉じ、かつ、蓋２８および２
６が移動３６，３７し、噴射管２４および排出管２３と
つながる流路２５のそれぞれの開口部が開くことにより
開始される。

【００３０】図５（ａ）〜（ｃ）は、排出室４６に貯蔵
された超微粒子４７を再利用する場合の行程を示した図
である。膜形成中は、図５（ａ）に示されるように、バ
ルブ４８、５３は閉じられ、バルブ４９，５０、５１，
５２は開いている。真空ポンプ５４，５５が作動し、超
微粒子生成室５６に比べ、膜形成室５７および排出室４
６の室内圧力が低くなっている。また、噴射ガス供給室
５８内圧は、加圧することにより超微粒子生成室５６、
膜形成室５７、排出室４６のいずれの内圧より高くなっ
ている。搬送管５９の開口６０は蒸発源るつぼ６１の開
口部と対向した位置にある。電源６２より電極６３を介
して電力を加え抵抗加熱により、蒸発源るつぼ６１は加
熱する。加熱により蒸発源るつぼ６１内に収容されてい
る超微粒子原材料６４が蒸発し、超微粒子生成室５６内
圧より膜形成室５７内圧が低いことにより生じる超微粒
子流れ７１により、搬送管５９の開口６０から吸い込み
搬送流れ７２により膜形成室５７へ超微粒子を搬送し、
ノズル６５より高速噴射されて基板６６上面に超微粒子
膜を形成する。この際、排出機構６７の超微粒子生成室
５６内の開口部は図示しない蓋により閉じられた状態に
ある。また、超微粒子生成室５６内の噴射機構６８の開
口部も図示しない蓋により閉じられた状態にある。

【００３１】膜形成を停止するには、図５（ｂ）に示さ
れるように、超微粒子生成室５６内の排出機構６７およ
び噴射機構６８の開口部に設置された蓋が同時に移動
し、これら開口部が開かれた状態になる。バルブ４８，
５３は閉じられ、バルブ４９、５０、５１，５２は開い
ている。真空ポンプ５４、５５が作動し、超微粒子生成
室５６に比べ膜形成室５７および排出室４６の室内圧力
が低くなっている。また、噴射ガス供給室５８内圧は加
圧すことにより超微粒子生成室５６、膜形成室５７、排
出室４６のいずれの内圧より高くなっている。搬送管５
９の開口６０は、蒸発源るつぼ６１の開口部と対向した
位置にあり、蒸発源るつぼ６１は、電源６２より電極６
３を介して電力を加え、その抵抗加熱により加熱する。
加熱により蒸発源るつぼ６１内に収容されている超微粒
子原材料６４が蒸発し、噴射機構６８から噴射される噴
射ガス７５と超微粒子生成室５６内圧より排出室４６内
圧が低いことにより、超微粒子流れ６９が発生し、蒸発
源るつぼ６１より蒸発する超微粒子材料６４は排出機構
６７を通し排出流れ７３により排出室４６へ排出され
る。

【００３２】排出室４６に蓄積された超微粒子４７を再
利用した膜成形を行うには、図５（ｃ）に示されるよう
に、排出機構６７の超微粒子生成室５６内の開口部に設
置された図示しない蓋と、噴射機構６８の超微粒子生成
室５６内の開口部に設置された図示しない蓋が同時に移
動することで開口部が閉じられた状態となる。バルブ４
９，５３は閉じられ、バルブ４８、５０、５１，５２は
開いている。真空ポンプ５５が作動し、膜形成室５７を
減圧すると同時に、排出室４６を加圧する。膜形成室５
７および排出室４６が所定の圧力になった時点でバルブ
５３を開く。膜形成室５７は排出室４６にくらべ室内圧
力が低くなっていることにより生じる搬送流れ７０によ
り搬送管５９をへて膜形成室５７へと超微粒子４７を搬
送７０し、ノズル６５より高速噴射されて基板６６上面
に超微粒子膜を形成する。

【００３３】

【実施例】以下、本発明について実施例を用いて具体的
に説明する。 ［実施例１］図１および２において、搬送管は内径１．
５mm、噴射機構は内径１０mmで厚さ１mmの円管はステン
レス製のものを使用した。また、排出機構は外径２０mm
で厚さ１mmの半円球の超微粒子収集機構に内径１３mmの
円管が連結されたステンレス製のものを用いた。排出機
構の開口部に使用する蓋は直径２０ｍｍ、噴射機構の開
口部に使用する蓋は直径１２mmでそれぞれ厚みが２mmの
ステンレス製の円盤を用いた。蓋の開閉にはサーボモー
タを用い電気信号を送ることにより任意に行えるように
した。蒸発源（るつぼ）には内径１３mmのアルミナコー
トタングステンバスケットを用いた。超微粒子搬送管の
開口と蒸発源（るつぼ）の距離は７０mmとした。各蓋は
各開口を密閉することが可能である。

【００３４】また、超微粒子生成室、膜形成室、排出室
および噴射ガス供給室にはヘリウムガスを導入した。超
微粒子生成室内の気圧を加圧し１６００Torr、膜形成室
内を真空ポンプで減圧し３００Torr、排出室は真空ポン
プで減圧し５０Torr、噴射ガス供給室は加圧し２０００
Torrとした。

【００３５】図２（ａ）に示されるように、排出機構お
よび噴射機構の開口部蓋を閉じた状態で、蒸発源（るつ
ぼ）内に３０ｇの銅を設置し抵抗加熱により約１５００
℃に加熱し銅を蒸発させた。膜形成室内のステージ上面
にはガラス基板を設置し６mm/minで一方向に１０sec 移
動し膜形成を行った。

【００３６】その後、図２（ｂ）に示されるように、超
微粒子排出機構および噴射機構の蓋をサーボモータによ
り５０mm/secの速度で同時に開き、蒸発源から蒸発する
超微粒子の排除を行った。また、搬送管内に残存してい
る超微粒子が完全にガラス基板上に堆積される時間を考
慮して基板を約１．５sec 停止した。

【００３７】再びガラス基板を設置したステージを６mm
/minで一方向に１０sec 移動した後、排出機構および噴
射機構の蓋をサーボモータにより５０mm/secの速度で同
時に閉じ、蒸発源（るつぼ）より発生した超微粒子が搬
送管に吸い込まれガラス基板上に堆積を開始する時間を
考慮し、約１．５sec 停止した。再びガラス基板を設置
したステージを６mm/minで一方向に１０sec 移動し、膜
形成を行った。その後、ガラス基板を取り出し膜厚を測
定した結果、超微粒子搬送停止前後の膜質および膜厚に
変化はなかった。

【００３８】［実施例２］図３および４において、搬送
管は内径１．５mmのステンレス製のものをもちいた。超
微粒子排除機構は直径８０mm、貫通孔３０mmで厚さが２
０mmのステンレス製のものを用いた。貫通孔に通ずる噴
射管および排出管の開口は直径１０mmとし、排出管およ
び噴射管の内径も１０mmとした。排出管および噴射管は
ステンレス製のものを用いた。排出管および噴射管の開
口部に使用する蓋は直径１２mmのステンレス製の円盤を
用いた。流路は直径８mmとし、流路と排出管および噴射
管のつながる開口部は直径１０mmで流路から排出管およ
び噴射管はなめらかに連結した。流路と排出管および噴
射管をつなぐ開口部に使用した蓋は直径１２mmで厚さ２
mmのものを使用した。各蓋は各開口を密閉することが可
能である。蓋の開閉にはサーボモータを用い電気信号を
送ることにより任意に行えるようにした。蒸発源（るつ
ぼ）には内径１３mmのアルミナコートタングステンバス
ケットを用いた。超微粒子搬送管の開口と蒸発源（るつ
ぼ）の距離は７０mmとした。

【００３９】また、超微粒子生成室、膜形成室、排出室
および噴射ガス供給室にはヘリウムガスを導入した。超
微粒子生成室内の気圧を加圧し１６００Torr、膜形成室
内を真空ポンプで減圧し３００Torr、排出室は真空ポン
プで減圧し５０Torr、噴射ガス供給室は加圧し２０００
Torrとした。

【００４０】図４（ｂ）に示めされるように、超微粒子
排除機構の貫通孔の側面にある排出管および噴射管の開
口部蓋を閉じ、流路と排出管および噴射管をつなぐ開口
部の蓋は開いた。この状態で、蒸発源（るつぼ）内に３
０ｇの銅を設置し、抵抗加熱により約１５００℃に加熱
し、銅を蒸発させた。膜形成室内のステージ上面にはガ
ラス基板を設置し６mm/minで一方向に１０sec 移動し膜
形成を行った。

【００４１】その後、図４（ｃ）に示めされるように、
超微粒子排除機構の貫通孔の側面にある排出管および噴
射管の開口部蓋をサーボモータにより５０mm/secの速度
で開く動作と、流路と排出管および噴射管をつなぐ開口
部の蓋をサーボモータにより５０mm/secの速度で閉じる
動作を同時に行い、蒸発源から蒸発する超微粒子の排除
を行った。また、搬送管内に残存している超微粒子が完
全にガラス基板上に堆積される時間を考慮して基板を約
１．５sec 停止した。

【００４２】再びガラス基板を設置したステージを６mm
/minで一方向に１０sec 移動した後、超微粒子排除機構
の貫通孔の側面にある排出管および噴射管の開口部蓋を
サーボモータにより５０mm/secの速度で閉じる動作と、
流路と排出管および噴射管をつなぐ開口部の蓋をサーボ
モータにより５０mm/secの速度で開く動作を同時に行
い、蒸発源（るつぼ）より発生した超微粒子が搬送管に
吸い込まれガラス基板上に堆積を開始する時間を考慮し
約１．５sec 停止した。再びガラス基板を設置したステ
ージを６mm/minで一方向に１０sec 移動し、膜形成を行
った。その後、ガラス基板を取り出し膜厚を測定した結
果、超微粒子搬送停止前後の膜質および膜厚に変化はな
かった。

【００４３】［実施例３］図５において、搬送管は内径
１．５mm、噴射機構は内径１０mmで厚さ１mmの円管はス
テンレス製のものを使用した。また、排出機構は外径２
０mmで厚さ１mmの半円球の収集蓋に内径１３mmの円管が
連結されたステンレス製のものを用いた。排出機構の開
口部に使用する蓋は直径２０mm、噴射機構の開口部に使
用する蓋は直径１２mmでそれぞれ厚みが２mmのステンレ
ス製の円盤を用いた。蓋の開閉にはサーボモータを用い
電気信号を送ることにより任意に行えるようにした。蒸
発源（るつぼ）には内径１３mmのアルミナコートタング
ステンバスケットを用いた。超微粒子搬送管の開口と蒸
発源（るつぼ）の距離は７０mmとした。各蓋は各開口を
密閉することが可能である。

【００４４】また、超微粒子生成室、膜形成室、排出室
および噴射ガス供給室にはヘリウムガスを導入した。超
微粒子生成室内の気圧を加圧し１６００Torr、膜形成室
内を真空ポンプで減圧し３００Torr、排出室は真空ポン
プで減圧し５０Torr、噴射ガス供給室は加圧し２０００
Torrとした。

【００４５】図５（ａ）に示されるように、排出機構お
よび噴射機構の開口部蓋を閉じた状態で、蒸発源（るつ
ぼ）内に３０ｇの銅を設置し抵抗加熱により約１５００
℃に加熱し銅を蒸発させた。膜形成室内のステージ上面
にはガラス基板を設置し６mm/minで一方向に１０sec 移
動し膜形成を行った。その後、図５（ｂ）に示されるよ
うに、超微粒子排出機構および噴射機構の蓋をサーボモ
ータにより５０mm/secの速度で同時に開き、蒸発源から
蒸発する超微粒子の排除を行った。また、搬送管内に残
存している超微粒子が完全にガラス基板上に堆積される
時間を考慮して基板を約１．５sec 停止した。

【００４６】再びガラス基板を設置したステージを６mm
/minで一方向に１０sec 移動した後、排出機構および噴
射機構の蓋をサーボモータにより５０mm/secの速度で同
時に閉じ、蒸発源（るつぼ）より発生した超微粒子が搬
送管に吸い込まれガラス基板上に堆積を開始する時間を
考慮し約１．５sec 停止した。

【００４７】再びガラス基板を設置したステージを６mm
/minで一方向に１０sec 移動し、膜形成を行った。その
後、ガラス基板を取り出し膜厚を測定した結果、超微粒
子搬送停止前後の膜質および膜厚に変化はなかった。

【００４８】図５（ｃ）に示されるように、次に排出室
内の超微粒子により膜形成を行った。排出機構および噴
射機構の開口部蓋を閉じ、排出室と膜形成室をつなぐ搬
送管に設けられたバルブを閉じた状態で超微粒子排出室
内の気圧を加圧し１６００Torr、膜形成室内を真空ポン
プで減圧し３００Torrとした。また、超微粒子生成室内
の搬送管の開口部には蓋をした。排出室と膜形成室が所
定の圧力になった時点で排出室と膜形成室をつなぐ管に
設けられたノズルを開き膜形成を１０sec 間行ったとこ
ろ、膜形成開始後１．３ sec間は膜形成を行われず、
１．３sec 以降に膜を形成することができた。

【００４９】膜形成終了後、ガラス基板を取り出し膜厚
を測定した結果、超微粒子生成室内で超微粒子を生成し
形成した膜と超微粒子排出室内の超微粒子により形成し
た膜の膜質は同等であった。

【００５０】［比較例］図６において、超微粒子配送管
および超微粒子排出管はともに内径１．５mmのステンレ
ス製のものを用い、超微粒子配送管を移動する駆動源に
はサーボモータを使用した。蒸発源（るつぼ）には内径
１３mmのアルミナコートタングステンバスケットを用い
た。超微粒子搬送管の開口と蒸発源（るつぼ）の距離は
４５mmとした。また、超微粒子生成室、膜形成室および
超微粒子排出室はヘリウムガスを導入した。余分な微粒
子を排出する吹込口の内径を３０mmとし、超微粒子配送
管より５０mm上方に設置されている。

【００５１】超微粒子生成室内の気圧を加圧し１７５０
Torr、膜形成室内は真空ポンプにより３００Torrに減圧
する。蒸発源（るつぼ）内に３０ｇの銅を設置し、抵抗
加熱により約１５００℃に加熱し銅を蒸発させた。膜形
成室内のステージ上面にはガラス基板を設置し６mm/min
で一方向に１０sec 移動し膜形成を行った。その後、超
微粒子搬送管のバルブを閉め、１０sec 放置した。その
後、超微粒子搬送管のバルブを開き膜形成を１０sec 行
った。

【００５２】ガラス基板を取り出し膜厚を測定した結
果、バルブを閉じた後に行った堆積膜中には凝集体が存
在し膜の吸着力が低下するなど、バルブを閉じる前の比
べ、膜質が変化していた。特にバルブを閉じた後約１．
２sec 間は基板上に超微粒子が付着していた。

【００５３】

【発明の効果】本発明のガスデポジション装置および方
法によれば、超微粒子の吸い込み状態を任意に停止もし
くは開始することが出来る。また、ノズルからの超微粒
子の噴射を任意に停止もしくは開始する事により、任意
に超微粒子の堆積膜の形成を任意に開始もしくは停止を
行うことが出来る。さらに、超微粒子排出室に貯蔵した
超微粒子を再利用することにより超微粒子材料の使用効
率を向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１のガスデポジション装置の
排出機構および噴射機構の拡大図である。

【図２】 本発明の実施例１の超微粒子の吸込み停止お
よび開始工程を示す側面図である。

【図３】 本発明の実施例２のガスデポジション装置の
超微粒子排除機構部の拡大図である。

【図４】 本発明の実施例２の超微粒子吸込み停止およ
び開始工程を示す側面図である。

【図５】 本発明の実施例３の超微粒子排出室内の超微
粒子を再利用する行程を示す図である。

【図６】 従来のガスデポジション装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１：搬送管、２：開口、３：蒸発源（るつぼ）、４：超
微粒子材料、５：噴射機構、６：排出機構、７，８：蓋
、９：ジョイント、１０：電源、１１：電極、１２〜
１５：移動方向、１６：超微粒子流れ、１７，１８：移
動方向、１９：噴射ガス、２０：超微粒子流れ、２１：
超微粒子排除機構、２２：貫通孔、２３：排出管、２
４：噴射管、２５：流路、２６〜２９：蓋、３０〜３
７：移動方向、３８：超微粒子流れ、３９：噴射ガス、
４０〜４３：移動方向、４４：超微粒子流れ、４５：噴
射ガス、４６：排出室、４７：超微粒子、４８〜５３：
バルブ、５４，５５：真空ポンプ、５６：超微粒子生成
室、５７：膜形成室、５８：噴射ガス供給室、５９：搬
送管、６０：開口、６１：蒸発源（るつぼ）、６２，６
３：電極、６４：超微粒子材料、６５：ノズル、６６：
基板、６７：排出機構、６８：噴射機構、６９：超微粒
子流れ、７０：搬送流れ、７１：超微粒子流れ、７２：
搬送流れ、７３：排出流れ、７４：圧力計、１０１：超
微粒子生成室、１０２：膜形成室、１０３：蒸発源（る
つぼ）、１０４：物質、１０５：超微粒子搬送管、１０
６：超微粒子流れ、１０７：基板、１０８：ノズル、１
０９：超微粒子、１１０：バルブ、１１１：電極、１１
２：電源、１１３：バルブ、１１４：真空ポンプ、１１
５：バルブ、１１６：圧力計。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発源および搬送管の開口部を対向する
   位置に設けた超微粒子生成室と、該搬送管の他開口部に
   結合されたノズルおよびこれに対向して配設される基板
   を固定するステージを設けた膜形成室とから成り、該蒸
   発源より蒸発する超微粒子を該超微粒子生成室内に導入
   されるガスと共に該搬送管中を搬送し、該ノズルから噴
   射する該超微粒子を該基板上に堆積させることにより膜
   形成するガスデポジション装置において、 気体を噴射することで該超微粒子に該搬送管の吸込み力
   より大きな力を作用させる噴射機構を少なくとも一つ備
   えていることを特徴とするガスデポジション装置。
2. 【請求項２】 前記気体を噴射することにより前記超微
   粒子に外力を作用された前記超微粒子を排出する排出機
   構を少なくとも一つ備えたことを特徴とする請求項１に
   記載のガスデポジション装置。
3. 【請求項３】 前記排出機構は前記搬送管の吸込み力よ
   り大きな吸い込み力を有することを特徴とする請求項２
   に記載のガスデポジション装置。
4. 【請求項４】 前記搬送管の前記開口部面積より大きな
   面積部分のた貫通孔を有し、該貫通孔部を前記蒸発源る
   つぼから蒸発した蒸発物が通過する構造を有し、前記噴
   射機構と前記排出機構を該貫通孔の内部に設けているこ
   とを特徴とする請求項２もしくは３に記載のガスデポジ
   ション装置。
5. 【請求項５】 前記噴射機構は気体噴射口に任意に開閉
   が可能な蓋を備えていることを特徴とする請求項１〜４
   いずれかに記載のガスデポジション装置。
6. 【請求項６】 前記排出機構は超微粒子排出口に任意に
   開閉が可能な蓋を備えていることを特長とする請求項２
   〜５いずれかに記載のガスデポジション方法および装
   置。
7. 【請求項７】 前記噴射機構の開口部は前記蒸発源と前
   記搬送管の間の空間に向けられていることを特徴とする
   請求項１〜６いずれかに記載のガスデポジション装置。
8. 【請求項８】 前記排出機構の開口部は前記蒸発源と前
   記搬送管の間の空間に向けられていることを特徴とする
   請求項２〜７いずれかに記載のガスデポジション装置。
9. 【請求項９】 前記噴射管の前記開口部と前記排出機構
   の前記開口部が対向して配置されていることを特徴とす
   る請求項２〜８のいずれかに記載のガスデポジション装
   置。
10. 【請求項１０】 前記排出機構により排出された超微粒
    子を貯蔵する機構を備えていることを特徴とする請求項
    ２〜１２のいずれかに記載のガスデポジション装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載のガ
    スデポジション装置を用いることにより、超微粒子をノ
    ズルから噴射して基板上に堆積させて膜形成するガスデ
    ポジション方法。
12. 【請求項１２】 請求項６に記載のガスデポジション装
    置を用い、前記気体噴射口および前記超微粒子排出口の
    前記蓋が閉じた状態で、前記噴射機構より噴射される前
    記気体が前記排出機構に引き込まれることを特徴とする
    ガスデポジション方法。
13. 【請求項１３】 請求項１０に記載のガスデポジション
    装置を用い、前記排出機構により排出、貯蔵された超微
    粒子を再利用することを特徴とするガスデポジション方
    法。
14. 【請求項１４】 超微粒子の排除を開始した際に、前記
    搬送管内の超微粒子が前記搬送管内から完全に噴射さ
    れ、前記基板上に堆積されるまでの時間を考慮すること
    を特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載のガス
    デポジション方法。
15. 【請求項１５】 超微粒子の排除を停止した際に、超微
    粒子が前記搬送管内から噴射され、前記基板上への堆積
    が開始されるまでの時間を考慮することを特徴とする請
    求項１１〜１４のいずれかに記載のガスデポジション方
    法。